为什么用化学物质用于钝化?

从磨坊中调度的质量不锈钢含有相等的浓度(1:1)或更少的铁(Fe)和铬(Cr)原子。

开发后,铬将与空气中的氧气相互作用,以产生化学惰性的被动层。该被动层有助于不锈钢抵抗腐蚀。

然而,这种天然发生的层仅为1 - 3 nm(0.000001 - 0.000003 mm)的厚度,整个表面都不可靠。另外,当暴露于水或其他物质时,它可以氧化铁原子并形成生锈,从而在整个金属中转移并损坏它。

不锈钢是化学钝化的,以消除游离铁和任何表面污染物,从而增加铬的增加和更一致的被动层。目的是在金属表面上完成更高的铬原子与铁的比例。

钝化不是消除变色或尺度的一种方法,也不改变金属的表面颜色。覆盖后不能钝化,涂有涂料或涂层的表面。

Chemistry is Key

三种化学物质通常用于钝化不锈钢;硝酸,磷酸和柠檬酸。每个人都有其相对的优势和劣势,使它们比其他应用更适合某些应用。

物体或表面应始终在钝化之前清洁,以消除污染物,包括油,油脂或不锈钢机械加工中的任何残留物。油脂和油脂会在暴露于酸时开发厚膜来干扰钝化过程。

为什么用化学物质用于钝化?

图片来源:Astro Pak Corporation

磷酸

磷酸是一种用于电抛光的过程(EP)的弱矿物酸。EP被机械抛光后,将EP用于均匀的微观峰和山谷。

与钝化过程相反,电抛光将从表面上去除金属。它可以减少或消除微腐蚀,浅毛刺和其他表面缺陷,这些缺陷使外星材料可以收集并使被动层处于危险之中。

It can also eliminate discoloration in welded metal. As a result, electropolishing is the first step before a passivation treatment.

在某些情况下,作为外部用途或商业食品准备和处理的最终治疗方法是足够的。未经处理的不锈钢将在0.6:1至1:1之间含有铬与铁的比率(Cr:Fe),而用磷酸进行电抛光的表面将其比率为1.2:1至1.4:1。

硝酸

硝酸是一种高度腐蚀性的矿物,自九世纪以来就以各种形式使用。它目前用于不同行业和应用。

When ASTMA-380 was initially published in July 1978, nitric acid was the approved chemical for passivating stainless steel. Its use in forming stainless steel can be traced to the mid-1800s when Christian Friedrich Schönbein, a German-Swiss chemist, discovered that dipping iron/chromium alloys in strong nitric acid would considerably decrease its chemical reactivity.

硝酸钝化通常达到约1.5:1的Cr:Fe比率,这与未经处理的版本相比,增强了不锈钢的耐腐蚀性。它具有在最广泛的不锈钢等级上实用的好处。

硝酸’s use and effectiveness in passivation are well understood, and it can be sufficiently regulated due to its long history of use. However, it is a hazardous material and hazardous waste.

当首次开发ASTM A-380标准时,在环境条件下使用柠檬酸会产生可能有机生长的危险,这会污染所包含或处理的任何产品。

柠檬酸是作为不锈钢的清洁溶液确定的,但在其钝化中没有使用。柠檬酸制造的进步现在已经分散了这些问题。

The most significant risk of applying nitric acid is its strength. As a robust oxidizer and strong acid compound, it requires dedicated training in handling hazardous materials.

它还需要使用个人保护设备(PPE)的专用设备和人员,以防止该化2020欧洲杯下注官网学物质释放的致命蒸气中燃烧,溢出和呼吸。

钝化过程可能会在较高的温度下发生,从而增加处理危险和一氧化氮气体的形成,这可能会导致人员暴露的人员头痛,窒息,疲劳和恶心。因此,必须安排和维护足够的通风。

丢弃硝酸的溶液涉及诸如二级血管中和含量的方案。由于铁倾向于沉淀回系统,因此无法进行循环过程中的中和化。

硝酸can also etch the surface of stainless steel, pulling heavy metals that would make the solution unsafe and necessitate off-site disposal.

由于其功效,硝酸仍然是跨越许多行业的指南,仍然是强制性默认标准。ASTM A-380标准还批准用于AMS QQ-P-35,AMS 2700和ASTM A-967标准。

柠檬酸

与硝酸相反,柠檬酸是在柑橘类水果中发现的弱有机酸。它在各种行业中都有广泛的应用,包括作为防腐剂和食品调味料。

2013年,组装了ASTM A-967标准,其中描述了使用柠檬酸钝化的混合物。这导致了A-380标准的更新。

When the chemical is heated to a minimum of 60 °C (140 °F) and employed to process the metal for one hour, it can accomplish the same Cr:Fe ratio as nitric acid; 1.5:1.

当金属在80°C处理2-3小时时,柠檬酸的组合可以实现1.8:1甚至2.0:1的比率,比硝酸提供了更高的腐蚀保护,并且比未经治疗的不含有的不纯净钢更高的耐腐蚀性。

在通常的5–10%浓度下使用的柠檬酸不会产生与硝酸相同的毒性和环境危害,因为其酸强度和氧化相对较低。由于不需要有害的材料和通风协议,因此这会使现场处理较少破坏性。欧洲杯足球竞彩

Employees do not have to leave the premises while the equipment is processed. It also diminishes health hazards to the technicians carrying out the passivation service. The lower reactivity means a more substantial safety margin regarding process stability.

另一个好处是柠檬酸分子结合(螯合)游离铁和其他金属原子,使它们无法化学反应,并且使它们在钝化过程中从系统中冲出系统变得更简单。

柠檬酸容易获得且经济。柠檬酸必须与额外的缓冲液,螯合剂和表面活性剂混合,以实现和提高被动膜在硝酸和其他钝化物质上的质量。

Due to lower equipment degradation, reduced risk levels, and easier discarding, citric acid passivation is easily affordable for most clients.

柠檬酸不适合钝化所有不锈钢品种。那些具有铁素体结构,较高碳含量或其他合金特性的人可能不会用柠檬酸钝化。

然而,通常,柠檬酸钝化遵守ASTM A-380,AMS QQ-P-35和ASTM A-967标准,并适当地对大多数不锈钢合金起作用。根据该应用程序,它需要额外批准才能实现AMS 2700规定。

The Bottom Line

与任何过程一样,选择要钝化的酸是为任务选择合适的仪器的一种情况。就像设备,应用和强制性标2020欧洲杯下注官网准在各个行业之间一样,没有一个解决方案来满足所有要求。

此信息已从Astro Pak Corporation提供的材料中采购,审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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